壓電式六維力-力矩傳感器非線性解耦算法的研究.pdf

1、傳感器技術(shù)在現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域中卓有建樹(shù)，是國(guó)內(nèi)外認(rèn)可的最具前景的高新技術(shù)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。傳感器技術(shù)具有測(cè)力豐富、精度高等特點(diǎn)，在機(jī)器人技術(shù)、飛機(jī)起落沖力檢測(cè)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)推力測(cè)量等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。壓電式六維力/力矩傳感器具備動(dòng)態(tài)特性突出、精度高、靈敏度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠滿足固有頻率要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，并且是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N。壓電式的六維力傳感器一般采用多點(diǎn)支撐組合式測(cè)量方式，由于組裝、制造、布局等多方面因素的影響，會(huì)對(duì)傳感

2、器的多維輸出造成耦合。因此，開(kāi)展壓電式六維力傳感器解耦方面的研究也顯得尤為重要。
　　本文是在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51205165)的資助下，開(kāi)展對(duì)壓電式六維力傳感器解耦方面的研究，其研究?jī)?nèi)容概括為以下幾個(gè)方面:
　　第一，闡述了四點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的壓電式六維力/力矩傳感器力敏元器件布局及測(cè)量原理，并建立了測(cè)量模型，進(jìn)行了標(biāo)定加載實(shí)驗(yàn)，由標(biāo)定加載實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)得出耦合誤差產(chǎn)生的原因，同時(shí)提出了傳感器耦合的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　第二，

3、在傳感器的測(cè)量系統(tǒng)模型為線性的假設(shè)條件下，對(duì)傳感器采用了均值標(biāo)定矩陣和最小二乘法的靜態(tài)線性解耦算法，構(gòu)建了兩種基于線性算法的解耦模型。同時(shí)采用加載實(shí)驗(yàn)的樣本數(shù)據(jù)對(duì)模型求解，得到標(biāo)定矩陣。進(jìn)而選用非求解樣本數(shù)據(jù)，針對(duì)這兩種線性算法的解耦效果，分別展開(kāi)了討論和驗(yàn)證。
　　第三，由于傳感器的測(cè)量系統(tǒng)具備非線性映射特點(diǎn)，而采用線性靜態(tài)解耦算法擁有一定的局限性。于是，在線性解耦模型的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了BP前向反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)

4、絡(luò)的兩種非線性解耦算法的研究。對(duì)兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，建立了兩種非線性解耦算法的模型。選擇訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)模型，選擇非訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)對(duì)訓(xùn)練好的模型實(shí)行了解耦效果驗(yàn)證與對(duì)比分析。
　　第四，對(duì)傳感器采用單一算法進(jìn)行解耦時(shí)，會(huì)受到其自身的缺陷限制。而采用多種算法相互融合，能夠抑制各自的缺陷，提升解耦性能。在此理論前提上，開(kāi)展了基于最小二乘支持向量回歸機(jī)（LSSVR）和GA遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GABP)的兩種融合算法